JP3200176B2 - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents

固体電解質型燃料電池

Info

Publication number
JP3200176B2
JP3200176B2 JP19315792A JP19315792A JP3200176B2 JP 3200176 B2 JP3200176 B2 JP 3200176B2 JP 19315792 A JP19315792 A JP 19315792A JP 19315792 A JP19315792 A JP 19315792A JP 3200176 B2 JP3200176 B2 JP 3200176B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
solid electrolyte
fuel
electrode
interconnector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP19315792A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0613089A (ja
Inventor
武憲 中島
昭太郎 吉田
功 加治
雅克 永田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP19315792A priority Critical patent/JP3200176B2/ja
Publication of JPH0613089A publication Critical patent/JPH0613089A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3200176B2 publication Critical patent/JP3200176B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425High-temperature cells with solid electrolytes
    • H01M8/243Grouping of unit cells of tubular or cylindrical configuration
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/1231Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte with both reactants being gaseous or vaporised
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はイットリア安定化ジル
コニア(YSZ)などの酸素イオン透過性のある固体電
解質を用いた燃料電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】イットリア安定化ジルコニアやカルシア
安定化ジルコニアは酸素イオンの透過性があるので、こ
れを固体電解質としてその一方の面側にペロブスカイト
型の遷移元素系複合酸化物等からなる酸素電極を形成
し、かつ他方の面側にニッケルやニッケルとジルコニア
とのサーメットなどからなる燃料電極を形成した燃料電
池が従来知られている。この種の燃料電池では、空気電
極側に例えば空気を流通させるとともに燃料電極側に水
素ガスや一酸化炭素ガスなどの可燃性ガスを流通させる
ことにより、固体電解質を介した電気・化学的な酸化・
還元反応が生じ、それに伴う起電力を前記各電極から取
り出すことができる。このように燃料電池では、空気と
燃料ガスとのそれぞれの流路を、固体電解質を挟んで互
いに隔絶して形成する必要があるので、各流路を形成す
る点での容易さがあることから、従来、円筒型の燃料電
池が有望視されている。
【0003】図3に示す燃料電池は全体が一つの燃料電
池となっている所謂並列形のものであって、カルシア安
定化ジルコニア(CSZ)やアルミナ(Al2 3 )な
どを素材とした多孔質管である支持管1の外周全体に空
気電極2が形成されるとともに、その外周に固体電解質
層3が一部切欠いた状態に形成されており、さらにその
外周に燃料電極4が一部切欠いた状態に形成されてい
る。そして固体電解質層3の一部切欠いた部分に、その
両端部に跨がるようにインターコネクター5が形成され
ている。
【0004】また図4に示す燃料電池は、一本の支持管
10の外周に、多数の単セル11を直列に接続して形成
した所謂直列形のものであって、各単セル11は、図3
に示す支持管1と同様な構成の支持管10の外周面に形
成した軸方向長さの比較的短い環状の燃料電極12と、
その外周に順次形成した固体電解質層13および空気電
極14とから構成されており、互いに隣接する単セル1
1の燃料電極12と空気電極14とは、それぞれの一端
部が半径方向においてわずかオーバーラップしており、
これらの端部同士の間に挟まれるようにインターコネク
ター15が形成され、したがって各単セル11はこのイ
ンターコネクター15によって直列に接続されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した固体電解質型
燃料電池は、セラミックを主たる材料とするものである
こと、各電極は多孔質の薄膜構造とする必要があること
などの要請で、溶射法を使って前述した各電極やインタ
ーコネクターあるいは固体電解質層を形成しているが、
図3に示す従来の並列形の燃料電池は、支持管1の外周
全体に空気電極2や固体電解質層3などを形成した構造
であるから、各電極2,4や固体電解質3などの均一か
つ良質な薄膜を全長に亘って形成することが困難であ
り、そのため電気的な特性が所期どおりとならない問題
があった。
【0006】また上述した図4に示す直列形の燃料電池
は、単セル11を直列につないで出力電圧を高くするも
のであるが、全ての単セル11の特性が必ずしも均一で
かつ良好にならないうえに、インターコネクター15を
含めた各薄膜の軸線方向での導電性が必ずしも良好とな
らないので、優れた特性の直列形燃料電池を得ることは
困難であるなどの問題があった。
【0007】この発明は上記の事情を背景としてなされ
たもので、複数の電池部を接続して形成される燃料電池
全体としての電気的特性を良好にできるとともに、か
製造の容易な固体電解質型燃料電池を提供することを目
的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、酸素イオン透過性のある固体電解質
を挟んで燃料電極と空気電極とを形成した固体電解質型
燃料電池において、多孔質支持管の外周面に、前記固体
電解質を挟んで形成された燃料電極および空気電極と、
前記固体電解質の内周側の電極に導通し、かつ、前記固
体電解質の外周側に露出したインターコネクターとを備
えた電池部が複数形成されているとともに、各電池部
が、前記多孔質支持管の軸線方向に沿って、所定の間隔
ごとに形成されていることを特徴とするものである。
【0009】
【作用】この発明の燃料電池においても空気電極側の酸
素と燃料電極側の燃料ガスとの間で固体電解質を介した
電気・化学的な酸化・還元反応が生じ、各電極から電力
が取り出される。そしてこの発明では、多孔質支持管の
外周面に、軸線方向に、所定の間隔ごとに複数の電池部
が形成されているので、薄膜として形成すべき電極およ
びインターコネクターを、各電池部ごとに小面積とする
ことができ、各電池部ごとに、電極およびインターコネ
クターを均質化することができる。
【0010】
【実施例】つぎにこの発明の実施例について説明する
と、図1はこの発明に係る並列形の燃料電池を示す略解
図であって、ここに示す燃料電池においては、円筒形の
支持管20の外周面に空気電極21が形成されている。
この支持管20は従来のものと同様に、Al2 3 やC
SZなどからなる多孔質管であり、また空気電極21
は、ペロブスカイト型の遷移元素系複合酸化物からなる
薄膜として形成されている。この空気電極21の外面の
一部には、その軸線方向に沿うインターコネクター22
が一定間隔ごとに形成され、かつ空気電極21の外周面
のうちインターコネクター22以外の部分には、YSZ
からなる薄膜状の固体電解質層23が形成されている。
そしてその固体電解質層23の外周面のうち、インター
コネクター22とは反対側の部分のほぼ半周の位置に、
ニッケルやニッケルとYSZとのサーメットなどからな
る燃料電極24が軸線方向に沿って一定間隔ごとに形成
されている。
【0011】したがって図1に示す構成では、符号Cで
示す範囲が電池部であって、支持管20の内部に空気を
流通させ、かつ燃料電極24の外周側を燃料ガス雰囲気
とすることにより、固体電解質層23を介した電気・化
学的な酸化・還元反応が生じ、インターコネクター22
および燃料電極24を介して電力を得ることができる。
なお、各電池部Cで得られる電力は微弱であるから、実
用上は、図1に示す複数本の燃料電池を例えばマトリッ
クス状に配列し、縦方向に並ぶ燃料電池同士ではインタ
ーコネクター22と燃料電極24とを導通させ、また横
方向に並ぶ燃料電池同士では、燃料電極24を導通させ
て、各燃料電池を直並列に接続して使用する。
【0012】上述した図1に示す燃料電池は、複数の電
池部Cを支持管20の外周側に、軸線方向に所定の間隔
ごとに並べて形成した構造であり、したがって薄膜とし
て形成すべき燃料電極24あるいはインターコネクター
2を、各電池部Cごとに小面積とすることができ、燃
料電極24あるいはインターコネクター22を容易かつ
均質に形成でき、その結果、複数の電池部Cを接続して
形成される燃料電池全体としての電気的特性が良好にな
る。
【0013】図2はこの発明に係る直列形の燃料電池を
示す略解図であって、ここに示す燃料電池は支持管30
の外周側に、複数の電池部Cを軸線方向に沿って一定間
隔ごとに形成したものである。すなわち支持管30は図
1に示す支持管20と同様な構成であり、その外周面に
各電池部Cに相当する長さごとに薄膜状の空気電極31
が形成されており、その外周の一部には電池部Cの範囲
で軸線方向に延びたインターコネクター32が形成さ
れ、かつインターコネクター32を除いた部分には固体
電解質層33が形成されている。さらに固体電解質層3
3の外周面でインターコネクター32とは反対側のほぼ
半周の位置には、インターコネクター32より短い燃料
電極34が形成されている。そして隣り合う電池部C同
士では、インターコネクター32と燃料電極34との円
周方向での位置が半周ずれており、隣り合う電池部Cの
うち一方の電池部Cのインターコネクター32が他方の
電池部Cの燃料電極34に導通しており、したがって各
電池部Cが直列に接続されている。
【0014】この図2に示す燃料電池では、支持管30
の内部に空気を送り込むとともに、各燃料電極34の外
周側を燃料ガス雰囲気とすることにより各電池部Cで固
体電解質33を介した電気・化学的な酸化・還元反応が
生じる。そして各電池部Cが直列に接続されていること
により、軸線方向の一端部の電池部Cにおける燃料電極
34と他端側の電池部Cにおけるインターコネクター3
2とを介して電力を出力することができる。
【0015】したがって図2に示す燃料電池において
も、複数の電池部Cを支持管30の外周に軸線方向に並
べて形成した構成であって、薄膜として形成すべき燃
電極34やインターコネクター32を、各電池部Cごと
に小面積とすることができ、燃料電極34あるいはイン
ターコネクター32を容易かつ均質に形成できるととも
に、各電池部Cを接続して形成される燃料電池全体とし
ては、前述した実施例におけると同様に電気的な特性の
良好な燃料電池とすることができる。これに加え図2に
示す燃料電池では、隣接する電池部Cにおけるインター
コネクター32と燃料電極34との接続を、ニッケルな
どの導電性の良好な部材を介して行わせることができる
ので、この点でも電気的な特性の良好な燃料電池を得る
ことができる。また支持管の外周に単セルを直列に接続
した状態に形成する場合には、各単セルの特性が均一に
なるうえに、接続部分での電気抵抗を低減して全体とし
ての出力特性の良好な燃料電池を得ることができる。さ
らにこの発明では、支持管の外周に軸線方向に並べて形
成した各単電池からそれぞれに対応して設けてあるイン
ターコネクターを介して出力させることができるので、
支持管の軸端から電力を取出す従来の構造に比較して電
池内での電気抵抗が低くなり、その結果、高出力の燃料
電池とすることができる。
【0016】なお、上記の各実施例では、固体電解質2
3,33の内周側に空気電極21,31を形成し、かつ
外周側に燃料電極24,34を形成したが、この発明は
これらの実施例に限定されるものではなく、固体電解質
の内周側に燃料電極を形成し、かつ外周側に空気電極を
形成してもよい。
【0017】
【発明の効果】以上の説明から明らかなようにこの発明
の燃料電池によれば、薄膜として形成すべき電極および
インターコネクターを、各電池部ごとに小面積とするこ
とができ、各電池部の電極およびインターコネクター
を、容易に均質に形成することができることにより、複
数の電池部を接続して形成される燃料電池全体として、
電気的な特性の良好な燃料電池とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す略解斜視図である。
【図2】この発明の他の実施例を示す略解斜視図であ
る。
【図3】従来の並列形の燃料電池の一例を示す略解斜視
図である。
【図4】従来の直列形の燃料電池の一例を示す略解斜視
図である。
【符号の説明】
20,30…支持管、 21,31…空気電極、 2
2,32…インターコネクター、 23,33…固体電
解質層、 24,34…燃料電極、 C…電池部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 雅克 東京都江東区木場一丁目5番1号 藤倉 電線株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−320778(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/02 H01M 8/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸素イオン透過性のある固体電解質を挟
    んで燃料電極と空気電極とを形成した固体電解質型燃料
    電池において、 多孔質支持管の外周面に、前記固体電解質を挟んで形成
    された燃料電極および空気電極と、前記固体電解質の内
    周側の電極に導通し、かつ、前記固体電解質の外周側に
    露出したインターコネクターとを備えた電池部が複数形
    成されているとともに、各電池部が、前記多孔質支持管
    の軸線方向に沿って、所定の間隔ごとに形成されている
    ことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
JP19315792A 1992-06-26 1992-06-26 固体電解質型燃料電池 Expired - Fee Related JP3200176B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19315792A JP3200176B2 (ja) 1992-06-26 1992-06-26 固体電解質型燃料電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19315792A JP3200176B2 (ja) 1992-06-26 1992-06-26 固体電解質型燃料電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0613089A JPH0613089A (ja) 1994-01-21
JP3200176B2 true JP3200176B2 (ja) 2001-08-20

Family

ID=16303236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19315792A Expired - Fee Related JP3200176B2 (ja) 1992-06-26 1992-06-26 固体電解質型燃料電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3200176B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101424904B (zh) * 2007-11-01 2011-05-18 夏普株式会社 显影装置及具有该显影装置的图像形成装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002031901A2 (en) * 2000-10-12 2002-04-18 Acumentrics Corporation Segmented electrode tubular solid oxide fuel cell, and method of manufacture
US8304136B2 (en) * 2009-09-10 2012-11-06 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell bundle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101424904B (zh) * 2007-11-01 2011-05-18 夏普株式会社 显影装置及具有该显影装置的图像形成装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0613089A (ja) 1994-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0159705B2 (ja)
AU2001281220B2 (en) Sealless radial solid electrolyte fuel cell stack design
JPH0850914A (ja) 円筒積層型燃料電池
JP2700390B2 (ja) 固体酸化物燃料電池
AU2001281220A1 (en) Sealless radial solid electrolyte fuel cell stack design
JP3200176B2 (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH07235316A (ja) 円筒形固体電解質燃料電池
JP2843995B2 (ja) 固体電解質燃料電池の構造
JP3048689B2 (ja) 固体電解質型燃料電池モジュールの構造
JP2843994B2 (ja) 固体電解質燃料電池の構造
JP2799878B2 (ja) 固体電解質燃料電池の構造
JP2927816B2 (ja) 固体電解質型燃料電池スタック
JP2799880B2 (ja) 燃料電池用接続具および燃料電池の構造
JP2816477B2 (ja) 固体電解質燃料電池
JP2816471B2 (ja) 固体電解質型燃料電池モジュール
JP2816475B2 (ja) 固体電解質燃料電池の構造
JP2769629B2 (ja) 円筒型固体電解質燃料電池
JPH0722057A (ja) 固体電解質型燃料電池モジュール
JP2799877B2 (ja) 円筒型固体電解質燃料電池
JP2799879B2 (ja) 固体電解質燃料電池の構造
JPH05174861A (ja) 固体電解質型燃料電池モジュールの構造
JP3437857B2 (ja) 固体電解質型燃料電池
JP2816478B2 (ja) 固体電解質燃料電池の構造
JP3217908B2 (ja) 固体電解質型燃料電池の構造
JP2777725B2 (ja) 固体電解質型筒状燃料電池単体およびその製法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080615

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090615

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090615

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100615

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees